バッキングユニットの一般的な問題と油田工場向けの実際的な解決策

バッキングユニットの故障は通常徐々に進行します

バッキングユニットは、カップリングバッキングマシンまたはねじ込みマシンとも呼ばれ、制御されたトルクを加えて、ねじ付きケーシングとチューブの接続を確立または解除します。故障し始めたとき、最初の兆候は通常、ロックアップや部品の破損ではありません。これは、グラフと一致しなくなったトルクグラフです。機械は正しい回転数で停止しますが、最終トルクは前のジョイントより 10% 低いか、スピンドルが停止した後に接続が 4 分の 1 回転します。

多くの油田接続は API 5B ねじ公差に指定されており、接続固有のトルクチャートで作成されています。バッキングユニットは測定チェーンの一部です。同じパターンが多くの店舗で繰り返されます。 バッキングユニットのトルク精度、クランプグリップ、またはアライメントが徐々に失われています 。パイプ、カップリング、およびネジコンパウンドは仕様の範囲内です。マシンは変数です。この記事では、診断から始まり、校正、メンテナンス、機器の選択に至るまで、バッキングユニットの最も一般的な問題を実際的な解決策にマッピングします。これらのマシンがどのようにトルクを発生させるかについて詳しくは、この説明をお読みください。カップリングバッキングユニットのトルク出力とメイクアップ原理 .

バッキングユニットの一般的な問題とそれを引き起こす症状

現場での経験から、通常、トルクトランスデューサのドリフト、クランプとインサートの摩耗、油圧の不安定、スピンドルのミスアライメント、制御エラーまたはプログラムエラーの 5 つの障害グループが指摘されます。それらは常に分離しているわけではありません。 1 つのジョイントのジョーが滑ると、トランスデューサーの故障のように見えるトルクスパイクが発生する可能性があり、スピンドルの位置がずれていると、すべてのカップリングが斜めに開始する可能性があります。

表 1. 一般的なバッキングユニットの障害パターン、目に見える症状、およびそれらが現れたときに実行する最初のチェック。
問題	あなたが見るもの	通常の原因	最初の解決策
トルク変換器のドリフト	同一ジョイント間で最終トルクが低下または上昇する	ロードセルのゼロシフト、ケーブルの損傷、ゲインの誤り	使用温度で再度ゼロにします。追跡可能なマスターセルで検証する
ジョーとインサートの摩耗	パイプまたはカップリングはジョーの内側で回転します。 OD 上のスコアライン	摩耗したインサート、間違ったダイ半径、低いクランプ圧力	インサートを交換します。半径を確認します。パイプ外径によりクランプ圧力を設定
油圧の不安定性	同じ圧力設定でもトルクが急上昇または低下する	回路内の空気、リリーフバルブの摩耗、高温のオイル	空気をパージします。サービスリリーフバルブ;油温を制御する
主軸の芯ずれ	カップリングは斜めから始まります。最初の糸が傷んでいる	スピンドルテーパーの摩耗、ヘッドの緩み、トラムの誤り	テストバーを実行します。テーパー接触を確認します。アセンブリを再度締め付けます
制御エラーまたはプログラムエラー	機械は早くまたは遅く停止します。間違ったターン数	間違ったスレッド番号、残留オフセット、エンコーダのドリフト	プログラムを検証します。明確なオフセット。移動距離の両端のエンコーダをチェックしてください

トルクと回転数の問題

トルクエラーは不良接続を隠す可能性があるため、最もコストがかかります。トランスデューサが損傷すると、実際のジョイントのトルクが不足しているにもかかわらず、目標トルクが読み取られる可能性があります。その後、接続は必要なメイクアップレベルを下回ってステーションを離れます。最善の対策は、最終的な数値だけでなく、トルク対回転曲線全体を記録し、その形状を接続図と比較することです。ねじのコンパウンドを変更すると摩擦も変化するため、トルクウィンドウは表にリストされているコンパウンドに対してのみ有効です。

クランプ、油圧、およびアライメントの失敗

クランプの欠陥は通常目に見えます。パイプ外径の周りの光沢のあるマーク、ジョー内の回転、またはローダー内でパイプが曲がり始めている場合は、インサート半径またはクランプ圧力が間違っていることを意味します。油圧障害は、オイルが冷えている場合、汚れている場合、または過熱している場合にトルク障害のように見えることがあります。アライメント違反は最初の 2 つのスレッドで損傷が発生するため、最も危険です。トルクグラフが異常に見える頃には、カップリングはすでに交差ねじになっています。

実際のバッキングユニット診断手順

部品を交換する前に、測定エラーと機械的エラーを分離するシーケンスでバッキングユニットを実行します。目標は、結果として破損する部分ではなく、チェーン内の最初の障害を特定することです。

接続仕様、目標トルク、ねじの配合をジョブチャートと照らし合わせて確認してください。
良好であることがわかっている基準ジョイントを実行し、そのトルク-回転曲線をベースラインと比較します。
トルク読み取り値をゼロに戻し、マスタートランスデューサで測定チェーンをチェックします。
ジョーインサート、ダイ半径、スピンドルノーズ、および作動油の状態を検査します。
同じジョイントをもう一度実行し、2 つの曲線を比較します。

最終的な数値だけでなく、メイクアップカーブも読んでください

メイクアップサイクルの終わりに突然スパイクが発生する場合は、基準面に到達する前にショルダーが接触していることを意味します。中央の平らなゾーンは、パイプがジョーの中で滑っている可能性があることを意味します。滑らかだが徐々に急になる曲線は、通常、ねじ山の損傷ではなく、ねじ山コンパウンドの圧縮を示しています。バッキングユニットのエンコーダとトルクトランスデューサは QC 部門が必要とする同じデータを記録するため、これらの曲線を直接比較できます。

切り替えのたびに基準ジョイントを使用する

切り替え時は、ほとんどのバッキングユニットエラーが発生する瞬間です。異なるケーシングサイズ、新しいカップリングスタイル、またはより低いトルク目標はすべて、物理的なセットアップが間違っていても、制御画面では正しく見えることがあります。切り替え後に 1 つの基準ジョイントを作成すると、生産が開始される前にこれらのエラーが検出されます。シーケンスについては、このガイドで詳しく説明されています。バッキングユニット旋盤の段取り替え手順とトルク管理 .

バッキングユニットの問題の再発を防ぐ予防ソリューション

予防保守は、バッキングユニットを単なる油圧機械ではなく測定機器として扱うときに最大の効果をもたらします。短い毎日のチェックリストを使用すると、一般的な問題のほとんどが再発するのを防ぎます。

トルク表示をゼロに戻し、作動温度での油圧を確認します。
すべてのジョイントのトルクと回転数を記録し、工場の許容値を超える変化がある場合はフラグを立てます。
ジョーインサートの摩耗を検査し、ダイの半径がパイプの外径と一致していることを確認します。
最初のシフトを行う前に、油圧オイルのレベル、状態、温度を確認してください。

動作温度での測定チェーンの校正

オイルの粘度は温度によって変化するため、低温の機械を校正すると、高温の生産稼働に系統的な誤差が生じる可能性があります。トルクトランスデューサ、ケーブル、アンプ、およびディスプレイは、校正専用のマスタートルクセルを使用して検証する必要があります。実際の間隔は、シフトの数と仕事の厳しさによって異なります。多くのショップでは、毎シフトの開始時に基準ジョイントを繰り返し、完全なマスターセル検証を毎月実行しています。

クランプツールをあらゆるパイプ外径に合わせます

ジョーインサートの摩耗または不適切な使用は、クランピング関連のバッキングユニットの問題の最も一般的な原因です。挿入半径は、ジョブファイルに書き込まれた公称サイズではなく、実際のパイプの外径と一致する必要があります。クランプ圧力がより重いケーシングストリングに設定されている場合、薄肉チューブはトルク測定値が変化する前に楕円形になります。インサートに半径ごとにマークを付け、磨耗したダイスを使用しないようにすることは、高価なねじ山の損傷を避けるための低コストの方法です。

メンテナンス計画でスピンドルのアライメントを維持する

スピンドルの位置ずれはゆっくりと進行するため、無視するのが簡単です。テストバーとダイヤルインジケーターは、スピンドルノーズがクランプ軸に対して直角であるかどうかを示します。最初のねじ山は数ミリ単位で損傷する可能性があるため、目視チェックの代わりに機械メーカーの公差を使用する必要があります。

これらの問題を回避するバッキングユニットの選択

完全なメンテナンスサイクル後に同じ問題が再発する場合、バッキングユニットには、工場の接続構成に必要な剛性、制御分解能、またはデータロギングが備わっていない可能性があります。選択は、トルク範囲、スピンドル内径、クランプシステム、および切り替えを再現可能にする制御機能に基づいて行う必要があります。

ケーシングとチューブのカップリングを作成および分解する工場にとって、TYSKNKJ-100 ねじ込み式機械のケーシングとチューブのカップリングバッキングユニットは、制御された油圧トルクとダイベースのクランプを中心に設計された機械の一例です。これにより、オペレータはトルクと回転の明確な読み取り値を得ることができ、これはまさに診断シーケンスに必要なものです。

マシンタイプのより広範な比較については、次のガイドをお読みください。ケーシングとチューブのカップリングバッキングユニット旋盤の選択スタンドアロンのバッキングユニット、ねじ切りとバッキングマシンを組み合わせたもの、および後で生産ラインに統合されるユニットのいずれを選択するかを決定する前に、

適切な修正がねじ山修復または自動メイクアップである場合

診断が正しくても、バッキングユニットの故障によっては、使用可能なチューブラーのねじ山が損傷したままになる場合があります。損傷したパイプ端をすべて廃棄するのは、特に少量の場合には費用がかかります。専用のオイルパイプ加工旋盤を使用すると、元の機械加工と同じ精度でねじ山プロファイルを再切断または復元できます。 TYSK1355油管加工旋盤は、この修理・再加工作業のために設計された機械です。

根本的な問題がトルクの精度ではなく手動操作にある場合は、自動カップリングラインにより、プロセスの最も変動しやすい部分、つまりパイプとカップリングをバッキングユニットに手動で出し入れする部分が除去されます。カップリングのインテリジェント生産ラインは、組み立て、検査、データ記録をリンクするため、各接続のトルク曲線が維持されます。

バッキングユニットの問題は、機械が接続公差内で同じトルクと回転結果を繰り返すことができれば解決します。校正と切り替えの規律から始めます。その後、機械がプロセスを保持できない場合は、次のステップでワーク保持、トルク制御、またはマテリアルハンドリングを改善する必要があります。